RU2303830C2 - Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process - Google Patents

Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process Download PDF

Info

Publication number
RU2303830C2
RU2303830C2 RU2005107863/28A RU2005107863A RU2303830C2 RU 2303830 C2 RU2303830 C2 RU 2303830C2 RU 2005107863/28 A RU2005107863/28 A RU 2005107863/28A RU 2005107863 A RU2005107863 A RU 2005107863A RU 2303830 C2 RU2303830 C2 RU 2303830C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
narrow
conductive conductors
conductors
thick
wide
Prior art date
Application number
RU2005107863/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005107863A (en
Inventor
Игорь Васильевич Попов (RU)
Игорь Васильевич Попов
Вера Ивановна Орищенко (RU)
Вера Ивановна Орищенко
Алексей Викторович Кузнецов (RU)
Алексей Викторович Кузнецов
Владимир Михайлович Яковлев (RU)
Владимир Михайлович Яковлев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС"(ООО "СОЛЭКС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС"(ООО "СОЛЭКС") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "СОЛЭКС"(ООО "СОЛЭКС")
Priority to RU2005107863/28A priority Critical patent/RU2303830C2/en
Publication of RU2005107863A publication Critical patent/RU2005107863A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2303830C2 publication Critical patent/RU2303830C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

FIELD: solar-to-electrical energy conversion; contacts for photoelectric semiconductor converters of various configurations.
SUBSTANCE: proposed contact is built on thin silicon semiconductor wafer and has narrow current-carrying conductors in the form of current-collecting strips crossed at right angle by two wider current-carrying conductors in the form of current-collecting strips disposed symmetrically either side of longitudinal axis. Metal coat applied to 95-98% of surface area of narrow current-collecting strips can be disposed at distance of 0 - 3 mm from edges of wide current-collecting strips, that is, in immediate proximity of wide current-collecting strip edges. Invention specification also gives manufacturing process for this thick-film contact of silicon photoelectric converter.
EFFECT: enhanced mechanical strength of joints and contact mechanical design, extended service life of converter and thick-film contact, reduced labor consumption for its manufacture, enhanced photoelectric converter efficiency.
14 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразования солнечной энергии в электрическую, в частности к конструкциям контактов на полупроводниковом преобразователе различной конфигурации.The invention relates to the field of converting solar energy into electrical energy, in particular, to contact structures on a semiconductor converter of various configurations.

Известен толстопленочный контакт с низким переходным сопротивлением в кремниевом фотоэлектрическом преобразователе (ФЭП), состоящий из узких токосборных проводящих полос, проходящих параллельно поперечной оси ФЭП на расстоянии шага друг от друга, и более широких токосъемных полос, проходящих параллельно продольной оси ФЭП на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников (металлических шинок), и имеющий металлическое покрытие из никеля по всей его поверхности, уменьшающее переходное сопротивление (см. патент РФ №2139600 на изобретение, кл. H01L 31/18, публ. 1999).Known thick-film contact with a low transition resistance in a silicon photoelectric converter (PEC), consisting of narrow collector conductive strips running parallel to the transverse axis of the PEC at a step distance from each other, and wider collector strips running parallel to the longitudinal axis of the PEC at the same distance across both sides of it for connecting down conductors (metal bars), and having a metal coating of nickel over its entire surface, which reduces the transition resistance ix (see. Russian patent for invention №2139600, cl. H01L 31/18, publ. 1999).

Наличие металлического покрытия на широких токосъемных полосах и на площадках, предназначенных для присоединения металлических шинок, уменьшает прочность контактов (адгезию). Пайка и облуживание толстопленочных проводников, покрытых металлами, осуществляется плохо. При этом обязательно применяют активные флюсы, которые ухудшают адгезию толстопленочных проводников на пластине и требуют отмывки пластины после пайки.The presence of a metal coating on wide current-collecting strips and on sites designed for joining metal bars reduces contact strength (adhesion). Soldering and tinning of thick-film conductors coated with metals is poor. In this case, active fluxes are necessarily used, which worsen the adhesion of thick-film conductors on the plate and require washing the plate after soldering.

Известен толстопленочный контакт с низким переходным сопротивлением в кремниевом фотоэлектрическом преобразователе (ФЭП), состоящий из узких токосборных (проводящих) полос, проходящих параллельно поперечной оси ФЭП на расстоянии шага друг от друга, и более широких токосъемных полос, проходящих параллельно оси ФЭП на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников (металлических шинок), и имеющий металлическое покрытие на всей поверхности каждой узкой токосборной полосы (см.свидетельство РФ № 20195 на полезную модель, кл. H01L 31/18, публ. 2001 г. - прототип).Known thick-film contact with a low transition resistance in a silicon photoelectric converter (PEC), consisting of narrow current collector (conductive) strips running parallel to the transverse axis of the photomultiplier at a step distance from each other, and wider current collector strips running parallel to the axis of the photomultiplier at the same distance both sides of it for connecting down conductors (metal busbars), and having a metal coating on the entire surface of each narrow collector strip (see RF certificate No. 2019 5 for a utility model, class H01L 31/18, publ. 2001 - prototype).

Недостаток известного устройства заключается в недостаточной механической прочности контактов в связи тем, что при нанесении металлического покрытия не исключено частичное его попадание на широкие токосъемные полосы, что снижает срок службы фотоэлектрических преобразователей.A disadvantage of the known device is the lack of mechanical strength of the contacts due to the fact that when applying a metal coating, it cannot be ruled out that it is partially exposed to wide current collection strips, which reduces the life of the photoelectric converters.

Известен способ изготовления толстопленочного контакта с пониженным сопротивлением к кремниевым солнечным элементам, включающий формирование толстопленочного контакта и осаждение на него электролитическим или химическим путем слоя металла таким образом, что осаждающаяся пленка, покрывая контакт, достигает на его периферии поверхности подложки, образуя с ней надежное электрическое соединение, при этом для осаждения используют металлы, в том числе никель, образующие химическое соединение с поверхностью подложки при последующей термообработке (см. патент РФ №2139600 на изобретение, кл. H01L 31/18, публ. 1999 - прототип).A known method of manufacturing a thick film contact with low resistance to silicon solar cells, comprising forming a thick film contact and depositing a metal layer thereon by electrolytic or chemical means so that the deposited film, covering the contact, reaches the substrate surface on its periphery, forming a reliable electrical connection with it while metals are used for precipitation, including nickel, which form a chemical compound with the surface of the substrate during the subsequent thermal processing (see RF patent for invention №2139600, cl H01L 31/18, publ 1999 -... prototype).

В сформированном толстопленочном контакте снижение переходного сопротивления происходит за счет осаждаемой пленки никеля. Однако в случае нанесения металла на широкие токосъемные полосы, предназначенные для присоединения проводников, в результате воздействия растворов в процессе электрохимического или химического покрытия уменьшается прочность контактов (адгезия толстопленочного проводника к кремниевой пластине). Кроме того, при пайке и облуживании толстопленочных контактов (проводников), покрытых металлами, обязательно использование активных флюсов, что в свою очередь ухудшает адгезию еще в большей степени.In the formed thick film contact, a decrease in the transition resistance occurs due to the deposited nickel film. However, in the case of applying metal to wide current collection strips intended for connecting conductors, contact strength decreases as a result of exposure to solutions during electrochemical or chemical coating (adhesion of a thick-film conductor to a silicon wafer). In addition, when soldering and tinning thick-film contacts (conductors) coated with metals, the use of active fluxes is mandatory, which in turn worsens adhesion to an even greater extent.

Изобретение толстопленочного контакта решает задачу повышения механической прочности соединений в конструкции контактов. Технический результат заключается в повышении срока службы фотоэлектрического преобразователя и качества сборки солнечных модулей. При этом обеспечивается простота изготовления толстопленочного контакта за счет оптимальных требований к размерам металлического покрытия, что снижает стоимость солнечных модулей.The invention of thick-film contact solves the problem of increasing the mechanical strength of the joints in the design of contacts. The technical result is to increase the life of the photovoltaic converter and the build quality of solar modules. This ensures the simplicity of manufacturing a thick-film contact due to optimal requirements for the size of the metal coating, which reduces the cost of solar modules.

Изобретение способа решает задачу повышения долговечности толстопленочного контакта, снижения трудоемкости его изготовления, уменьшения расхода материалов (никеля), применения неагрессивных доступных материалов.The invention of the method solves the problem of increasing the durability of thick-film contact, reducing the complexity of its manufacture, reducing the consumption of materials (nickel), the use of non-aggressive materials available.

Технический результат способа заключается в повышении эффективности фотоэлектрического преобразователя за счет улучшения условий токосъема в связи с гарантированным исключением попадания материала никеля на широкие токосъемные полосы. Дополнительно решается задача повышения производительности изготовления толстопленочного контакта (за счет оптимальных требований по нанесению металлического покрытия) для снижения стоимости солнечных модулей.The technical result of the method is to increase the efficiency of the photoelectric converter by improving the current collection conditions in connection with the guaranteed exclusion of nickel material on wide current collecting strips. In addition, the problem of increasing the productivity of manufacturing a thick-film contact (due to optimal requirements for applying a metal coating) is solved to reduce the cost of solar modules.

Поставленная задача достигается тем, что в толстопленочном контакте кремниевого фотоэлектрического преобразователя, включающем узкие токопроводящие проводники с металлическим покрытием, проходящие вдоль одной оси фотоэлектрического преобразователя на расстоянии шага друг от друга, и два широких токопроводящих проводника, проходящих параллельно другой его оси на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников, металлическое покрытие узких токопроводящих проводников выполнено на расстоянии не более трех миллиметров от краев широких токопроводящих проводников и его общая площадь составляет 95-98% от общей площади поверхности всех узких токопроводящих проводников.The problem is achieved in that in the thick-film contact of a silicon photoelectric converter, including narrow conductors with a metal coating passing along one axis of the photoelectric converter at a step distance from each other, and two wide conductive conductors running parallel to its other axis at the same distance on both sides of it for connecting down conductors, metal coating of narrow conductors is made at a distance no more than three millimeters from the edges of wide conductive conductors and its total area is 95-98% of the total surface area of all narrow conductive conductors.

Целесообразно металлическое покрытие узких токопроводящих проводников выполнить с одинаковым или различным отступом от краев широких токопроводящих проводников на каждом узком токопроводящем проводнике.It is advisable to make a metal coating of narrow conductive conductors with the same or different indentation from the edges of the wide conductive conductors on each narrow conductive conductor.

Предпочтительно металлическое покрытие узких токопроводящих проводников по меньшей мере на одном узком токопроводящем расположить непосредственно у края широкого токопроводящего проводника.Preferably, the metal coating of the narrow conductive conductors is arranged at least on one narrow conductive conductor directly at the edge of the wide conductive conductor.

Целесообразно узкие токопроводящие проводники выполнить в виде токосборных полос.It is advisable to conduct narrow conductive conductors in the form of collector strips.

Целесообразно узкие токопроводящие проводники выполнить в виде токосборных полос с уширительными площадками, расположенными в местах пересечения узких и широких токопроводящих проводников.It is advisable to conduct narrow conductive conductors in the form of collector strips with broadening pads located at the intersection of narrow and wide conductive conductors.

Предпочтительно металлическое покрытие выполнить из никеля.Preferably, the metal coating is nickel.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения толстопленочного контакта в кремниевом фотоэлектрическом преобразователе, включающем изготовление толстопленочного контакта, имеющего узкие токопроводящие проводники, проходящие на расстоянии шага друг от друга вдоль одной оси фотоэлектрического преобразователя, и два более широких токопроводящих проводника, проходящих вдоль другой его оси на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников, и нанесение металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники, перед нанесением металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники осуществляют защиту по меньшей мере всей поверхности широких токопроводящих проводников от материала металлического покрытия, применяя средства защиты, нанесение слоя металлического покрытия осуществляют на расстоянии, не превышающем три миллиметра от краев широких токопроводящих проводников, с покрытием 95-98% общей площади поверхности узких токопроводящих проводников, при этом после нанесения металлического средства защиты удаляют.The problem is achieved in that in a method for producing a thick-film contact in a silicon photovoltaic converter, comprising manufacturing a thick-film contact having narrow conductive wires passing at a step distance from each other along one axis of the photoelectric converter, and two wider conductive conductors passing along its other the axis at the same distance on both sides of it for connecting down conductors, and applying a metal coating on viscous conductive conductors, before applying a metal coating to narrow conductive conductors, protect at least the entire surface of the wide conductive conductors from the material of the metal coating, using protective equipment, applying a layer of metal coating is carried out at a distance not exceeding three millimeters from the edges of the wide conductive conductors, s covering 95-98% of the total surface area of narrow conductive conductors, while after applying a metal protective agent You delete.

Целесообразно перед нанесением металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники осуществить защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников.It is advisable before applying a metal coating on narrow conductive conductors to protect the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors.

Предпочтительно защиту всей поверхности широких проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществить облуживанием указанных поверхностей припоем с применением низкоактивных флюсов.It is preferable to protect the entire surface of the wide conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors by tinning the indicated surfaces with solder using low-activity fluxes.

Целесообразно защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществить маскирующим шаблоном.It is advisable to protect the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors with a masking pattern.

Целесообразно защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществить пленочным покрытием, в том числе из лака, канифольного флюса, смолы.It is advisable to protect the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors with a film coating, including varnish, rosin flux, resin.

Целесообразно металлическое покрытие выполнить из никеля.It is advisable to make a metal coating of nickel.

Целесообразно узкие токопроводящие проводники выполнить в форме токосборных полос.It is advisable to conduct narrow conductive conductors in the form of collector strips.

Предпочтительно узкие токопроводящие проводники выполнить в форме токосборных полос с уширительными площадками, расположенными в местах пересечения узких и широких токопроводящих проводников.Preferably, the narrow conductive conductors are in the form of current collecting strips with broadening pads located at the intersection of the narrow and wide conductive conductors.

Сущность изобретения заключается в том, что металлическое покрытие наносится только на узкие токосъемные полосы, и его площадь составляет 95-98% от общей площади поверхности всех узких токопроводящих проводников.The essence of the invention lies in the fact that the metal coating is applied only to narrow current-collecting strips, and its area is 95-98% of the total surface area of all narrow conductive conductors.

Проведенный анализ уровня техники и выявление источников об аналогах заявляемого изобретения позволяет установить, что заявителями не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным заявленного изобретения. Определение прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому техническому результату) отличительных признаков, изложенных в изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна". Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же как у заявляемого устройства положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".The analysis of the prior art and the identification of sources of analogues of the claimed invention allows us to establish that the applicants have not found technical solutions characterized by signs identical to all the essentials of the claimed invention. The definition of the prototype allowed us to identify a set of essential (in relation to the perceived technical result) distinctive features set forth in the invention. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty." Information about the fame of the distinguishing features in the totality of the features of the known technical solutions with the achievement of the same as the claimed device has no positive effect. Based on this, it was concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 изображен кремниевый фотоэлектрический преобразователь, вид с лицевой стороны; на фиг.2 - варианты толстопленочных контактов (увеличенный фрагмент на фиг.1) с узкими токопроводящими проводниками в форме токосборных полос; на фиг.3 - варианты толстопленочного контакта с узкими токопроводящими проводниками в виде токосборных полос с уширительными площадками.Figure 1 shows a silicon photoelectric converter, a view from the front side; figure 2 - options for thick-film contacts (an enlarged fragment of figure 1) with narrow conductive conductors in the form of collector strips; figure 3 - options for thick-film contact with narrow conductive conductors in the form of collector strips with broadening pads.

Толстопленочный контакт (фиг.1) получен в фотоэлектрическом преобразователе на тонкой полупроводниковой пластине 1 из кремния, которая с лицевой (освещаемой) стороны на глубине около одного микрона имеет дырочно-электронный или р-n переход, плоскость которого параллельна поверхности указанной пластины 1, и выполнен в виде толстопленочной контактной сетки, состоящей из проходящих без разрыва параллельно поперечной (горизонтальной) оси с определенным шагом (h) друг от друга узких токопроводящих проводников, выполненных в виде токосборных (металлизированных) полос 2 (фиг.2), пересекаемых под углом 90° двумя более широкими токопроводящими проводниками в виде токосъемных (металлизированных) полос 3, расположенных симметрично по обе стороны от продольной оси. Узкие токосборные полосы 2 имеют металлическое покрытие 4, например, из никеля.The thick-film contact (Fig. 1) is obtained in a photoelectric converter on a thin silicon semiconductor wafer 1, which has a hole-electron or pn junction on the front (illuminated) side at a depth of about one micron, the plane of which is parallel to the surface of this wafer 1, and made in the form of a thick-film contact grid, consisting of narrow current-conducting conductors made in the form of current-collecting (m) passing without breaking parallel to the transverse (horizontal) axis with a certain step (h) from each other metalized) strips 2 (Fig.2), intersected at an angle of 90 ° by two wider conductive conductors in the form of current-collecting (metallized) strips 3, located symmetrically on both sides of the longitudinal axis. Narrow current collecting strips 2 have a metal coating 4, for example, of nickel.

Узкие токопроводящие проводники могут быть выполнены в виде токосборных полос 2 с уширительными площадками 5 (фиг.3), расположенными симметрично относительно продольной оси на пересечениях токосъемных полос 3 с узкими токосборными полосами 2, и имеющими площадь от 0,5 до 0,9 миллиметров квадратных.Narrow conductive conductors can be made in the form of collector strips 2 with broadening pads 5 (Fig. 3), located symmetrically with respect to the longitudinal axis at the intersections of the collector strips 3 with narrow collector strips 2, and having an area of 0.5 to 0.9 mm square .

Аналогичный толстопленочный контакт может быть выполнен на тыльной стороне полупроводниковой пластины 1, повторяя в плане контактную сетку, идентичную лицевой (на фиг. не показан).A similar thick-film contact can be made on the back of the semiconductor wafer 1, repeating in plan a contact grid identical to the front one (not shown in FIG.).

Полупроводниковая пластина 1 может иметь различную конфигурацию, в том числе псевдоквадрата, или шестиугольника, или круга, или эллипса.The semiconductor wafer 1 may have a different configuration, including a pseudo-square, or a hexagon, or a circle, or an ellipse.

Фотоэлектрический преобразователь работает известным образом. На р-n переходе образуется потенциальный барьер, который разделяет пластину на отрицательную и положительные области. Фотоэффект заключается в том, что созданные светом свободные носители заряда снижают потенциальный барьер на р-n переходе, отчего между лицевым и тыльным возникает электрическое напряжение, а через сниженный барьер свободные носители заряда имеют возможность циркулировать во внешнюю электрическую цепь, совершая полезную работу в нагрузке.The photoelectric converter operates in a known manner. A potential barrier forms at the pn junction, which divides the plate into negative and positive regions. The photoelectric effect consists in the fact that free charge carriers created by light reduce the potential barrier at the pn junction, which causes electric voltage between the front and back, and through the reduced barrier, free charge carriers can circulate into an external electric circuit, doing useful work in the load.

Благодаря покрытию контактной сетки толстопленочного контакта металлом уменьшается внутреннее последовательное сопротивление фотоэлектрического преобразователя и, следовательно, потеря энергии, отчего повышается эффективность преобразования световой энергии в электрическую. Напряжение фотоэлектрического преобразователя определяется высотой потенциального барьера на р-n переходе, а ток - от концентрации генерированных носителей заряда, проходящих через р-n переход. Ток пропорционален освещаемой площади р-n перехода.Due to the coating of the contact grid of a thick-film contact with metal, the internal series resistance of the photoelectric converter is reduced and, consequently, energy loss, which increases the efficiency of conversion of light energy into electrical energy. The voltage of the photoelectric converter is determined by the height of the potential barrier at the pn junction, and the current is determined by the concentration of the generated charge carriers passing through the pn junction. The current is proportional to the illuminated area of the pn junction.

Выполнение металлического покрытия 4 не на всей общей площади токосборных полос 2 позволяет сохранить гарантированное хорошее качество контакта широких токосъемных полос 3 к полупроводниковой пластине 1 и обеспечивает припаивание к ним металлических шинок с применением флюсов при облуживании, не имеющих повышенной активности. Это определяет высокую прочность контактов (адгезию толстопленочного проводника к полупроводниковой пластине 1) в предлагаемом ФЭП.The implementation of the metal coating 4 not on the total area of the collection strips 2 allows you to maintain the guaranteed good quality of the contact of the wide collection of strips 3 to the semiconductor wafer 1 and ensures the soldering of metal bars to them using fluxes when tinning, not having increased activity. This determines the high strength of the contacts (adhesion of a thick film conductor to a semiconductor wafer 1) in the proposed solar cell.

Согласно предлагаемому способу изготовления толстопленочного контакта для увеличения прочности контактов перед нанесением металлического покрытия 4 защищают по меньшей мере всю поверхность широких токосъемных полос 3 на ФЭП, предназначенную для присоединения токоотводящих шин (проводников), и небольшую часть узких токосборных полос 2 таким образом, чтобы свободными от нанесения металлического покрытия 4 остались зоны 6 на некоторых (фиг.26, фиг.2в, фиг.2г, фиг.3б, фиг.3в, фиг.3г) или на всех узких токосборных полосах 2 (фиг.2а, фиг.3а). Варианты толстопленочного контакта на фиг.2, фиг.3 отличаются количеством указанных зон 6 (без никеля) и расстоянием (d) от широких токосъемных полос 3. Экспериментально установлено, что при общей площади металлического покрытия 4 в пределах 95-98% от общей площади узких токосборных полос 2 не происходит ухудшения параметров ФЭП и гарантированно исключается попадание материала металла на широкие токосъемные полосы 3 (при большей площади возможно попадание металла на широкие токосъемные полосы 3, при меньшей - уменьшается механическая прочность толстопленочного контакта). При этом металлическое покрытие 4 на узких токосборных полосах 2 толстопленочного контакта может быть расположено на расстоянии (d) 0-3 мм от краев широких токосъемных полос 3, т.е. непосредственно у краев широких токосъемных полос 3 и/или на расстоянии (d) 0,3-3 мм (не более 3 мм) от них в различных вариантах, как показано на фиг.2, 3.According to the proposed method of manufacturing a thick-film contact to increase the strength of the contacts before applying the metal coating 4 protect at least the entire surface of the wide collector strips 3 on the photomultiplier designed to connect the collector busbars (conductors), and a small part of the narrow collector strips 2 so that they are free from metal coating 4 zones 6 remained on some (FIG. 26, FIG. 2c, FIG. 2g, FIG. . The options for thick-film contact in figure 2, figure 3 differ in the number of these zones 6 (without nickel) and the distance (d) from the wide collector strips 3. It has been experimentally established that with a total area of metal coating 4 within 95-98% of the total area narrow current collection strips 2 there is no degradation of the photomultiplier parameters and the metal material is prevented from falling onto wide current collection strips 3 (with a larger area, metal can enter into wide current collection strips 3, and with a smaller area, the mechanical strength decreases thick film contact). In this case, the metal coating 4 on the narrow current collecting strips 2 of the thick film contact can be located at a distance of (d) 0-3 mm from the edges of the wide current collecting strips 3, i.e. directly at the edges of wide slip rings 3 and / or at a distance (d) of 0.3-3 mm (not more than 3 mm) from them in various ways, as shown in Fig.2, 3.

Защиту от попадания металла на широкие токосъемные полосы можно осуществить различными средствами, например:Protection from metal ingress on wide current collecting strips can be carried out by various means, for example:

- облуживанием всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников припоем с применением низкоактивных флюсов (например, оловянно-свинцовым припоем ПОС-61 при использовании малоактивных флюсов с активными добавками);- tinning the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive solders using low-activity fluxes (for example, POS-61 tin-lead solder using low-activity fluxes with active additives);

- проведением операции нанесения металла в специальной оснастке, в том числе с использованием маскирующих шаблонов, перекрывающих при нанесении металла края широких токосъемных полос не более чем на три миллиметра для защиты поверхности широких токосъемных проводников 3 и части поверхности (зоны 6) узких токосборных проводников 2 от попадания растворов;- carrying out the operation of applying metal in special equipment, including using masking templates that overlap the edges of wide current collection strips by no more than three millimeters when applying metal to protect the surface of wide current collection conductors 3 and part of the surface (zone 6) of narrow collection wires 2 from ingress of solutions;

- применением для защиты широкой части токосъемных полос 3 и части поверхности узких токосборных проводников защитных пленок (канифольного флюса, лака, маскирующего покрытия).- the use of protective films (rosin flux, varnish, masking coating) to protect a wide part of the collector strips 3 and part of the surface of the narrow collector conductors.

Средство защиты удаляется после нанесения металла. В результате применения одного из указанных вариантов защиты в процессе электролитического или химического нанесения металла раствор не воздействует на толстопленочные проводники в местах, предназначенных для присоединения шин, в результате чего их структура не нарушается и, следовательно, не ухудшается адгезия проводников к кремниевой пластине и достигается уменьшение переходного сопротивления контактной сетки.The protective agent is removed after applying the metal. As a result of applying one of these protection options in the process of electrolytic or chemical deposition of metal, the solution does not affect thick-film conductors in places intended for connecting tires, as a result of which their structure is not broken and, therefore, the adhesion of conductors to a silicon wafer does not deteriorate and a reduction is achieved contact resistance of the contact grid.

Предлагаемый способ изготовления толстопленочного контакта заключается в следующем. Для примера конкретного выполнения толстопленочного контакта использовались пластины монокристаллического кремния р-типа или n-типа с ориентацией (100). После диодной структуры в полупроводниковой пластине 1 любым способом на обе ее стороны методом трафаретной печати серебросодержащей пасты наносится контактная сетка, состоящая из токосборных полос 2 и широких токосъемных полос 3, предназначенных для присоединения токоотводящих проводников (металлических шинок). Пасту вжигают в конвейерной печи при максимальной температуре около 700-750°С. После этого осуществляется маскирование или облуживание припоем ПОС-61 широких токосъемных полос 3 контактной сетки с захватом небольших зон 6 узких токосборных полос 2 на расстоянии не более трех миллиметров от их краев с помощью паяльника с использованием активного флюса. Затем на незащищенные зоны узких токосборных полос 2 методом электролитического осаждения в растворе, содержащем, например, NiS04 - 220 г/л, Na2SO4 - 200 г/л, Н3BO5 - 5 г/л в течение 5-10 минут наносится слой никеля, при этом широкие (облуженные) токосъемные полосы 3 и часть общей поверхности узких токосборных полос 2 защищаются от попадания электролита специальным приспособлением в виде маскирующего шаблона, размеры которого превышают размеры широких токосъемных полос 3 не более чем на три миллиметра, при этом никель не осаждается на слой припоя. В результате получаются солнечные элементы с высокой эффективностью, относительная прочность их контактов составляет не менее 50-100 г при угле отрыва 90° от облуженной контактной площадки медной шины толщиной 0,1 миллиметра и шириной 1,3 миллиметра.The proposed method of manufacturing a thick film contact is as follows. For an example of a specific implementation of thick-film contact, p-type or n-type single-crystal silicon wafers with (100) orientation were used. After the diode structure in the semiconductor wafer 1 by any method, a contact grid consisting of collector strips 2 and wide collector strips 3 intended for connecting current-conducting conductors (metal busbars) is applied to both sides by screen printing of silver-containing paste. The paste is burned in a conveyor oven at a maximum temperature of about 700-750 ° C. After this, masking or tinning with POS-61 solder is carried out for wide current-collecting strips 3 of the contact grid with capture of small zones 6 of narrow current-collecting strips 2 at a distance of no more than three millimeters from their edges using a soldering iron using an active flux. Then, on unprotected zones of narrow current collecting strips 2 by electrolytic deposition in a solution containing, for example, NiS0 4 - 220 g / l, Na 2 SO 4 - 200 g / l, H 3 BO 5 - 5 g / l for 5-10 minutes, a nickel layer is applied, while the wide (tinned) collector strips 3 and part of the common surface of the narrow collector strips 2 are protected from electrolyte by a special device in the form of a masking template, the dimensions of which exceed the dimensions of the wide collector strips 3 by no more than three millimeters, while Nickel does not deposit on the solder layer. As a result, solar cells with high efficiency are obtained, the relative strength of their contacts is at least 50-100 g with a separation angle of 90 ° from the tinned contact pad of a copper bus 0.1 mm thick and 1.3 mm wide.

Claims (14)

1. Толстопленочный контакт кремниевого фотоэлектрического преобразователя, включающий узкие токопроводящие проводники с металлическим покрытием, проходящие вдоль одной оси фотоэлектрического преобразователя на расстоянии шага друг от друга, и два широких токопроводящих проводника, проходящих параллельно другой его оси на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников, отличающийся тем, что металлическое покрытие узких токопроводящих проводников выполнено на расстоянии не более трех миллиметров от краев широких токопроводящих проводников и его общая площадь составляет 95-98% от общей площади поверхности всех узких токопроводящих проводников.1. A thick-film contact of a silicon photoelectric converter, including narrow metal-coated conductive conductors passing along one axis of the photoelectric converter at a step distance from each other, and two wide conductive conductors running parallel to its other axis at the same distance on both sides of it for connection down conductors, characterized in that the metal coating of narrow conductive conductors is made at a distance of not more than three millimeters ters from the edges of the wide conductive wires and a total area of 95-98% of the total surface area of the narrow conductive wires. 2. Толстопленочный контакт по п.1, отличающийся тем, что металлическое покрытие узких токопроводящих проводников выполнено с одинаковым или различным отступом от краев широких токопроводящих проводников на каждом узком токопроводящем проводнике.2. The thick-film contact according to claim 1, characterized in that the metal coating of the narrow conductive conductors is made with the same or different indentation from the edges of the wide conductive conductors on each narrow conductive conductor. 3. Толстопленочный контакт по п.1, отличающийся тем, что металлическое покрытие узких токопроводящих проводников по меньшей мере на одном узком токопроводящем проводнике расположено непосредственно у края широкого токопроводящего проводника.3. The thick-film contact according to claim 1, characterized in that the metal coating of narrow conductive conductors on at least one narrow conductive conductor is located directly at the edge of a wide conductive conductor. 4. Толстопленочный контакт по п.1, отличающийся тем, что узкие токопроводящие проводники выполнены в виде токосборных полос.4. The thick-film contact according to claim 1, characterized in that the narrow conductive conductors are made in the form of collector strips. 5. Толстопленочный контакт по п.1, отличающийся тем, что узкие токопроводящие проводники выполнены в виде токосборных полос с уширительными площадками, расположенными в местах пересечения узких и широких токопроводящих проводников.5. The thick-film contact according to claim 1, characterized in that the narrow conductive conductors are made in the form of collector strips with broadening pads located at the intersection of narrow and wide conductive conductors. 6. Толстопленочный контакт по п.1, отличающийся тем, что металлическое покрытие выполнено из никеля.6. Thick film contact according to claim 1, characterized in that the metal coating is made of nickel. 7. Способ получения толстопленочного контакта к кремниевым фотоэлектрическим преобразователям, включающий изготовление толстопленочного контакта, имеющего узкие токопроводящие проводники, проходящие на расстоянии шага друг от друга вдоль одной оси фотоэлектрического преобразователя, и два более широких токопроводящих проводника, проходящих вдоль другой его оси на одинаковом расстоянии по обе стороны от нее для присоединения токоотводящих проводников, и нанесение металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники, отличающийся тем, что перед нанесением металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники осуществляют защиту по меньшей мере всей поверхности широких токопроводящих проводников от попадания материала металлического покрытия, применяя средства защиты, нанесение слоя металлического покрытия осуществляют на расстоянии, не превышающем три миллиметра от краев широких токопроводящих проводников, с покрытием 95-98% общей площади поверхности узких токопроводящих проводников, при этом после нанесения металлического покрытия средства защиты удаляют.7. A method of obtaining a thick film contact to silicon photovoltaic converters, including the manufacture of a thick film contact having narrow conductive wires passing at a step distance from each other along one axis of the photoelectric converter, and two wider conductive conductors passing along its other axis at the same distance along both sides of it for attaching current-conducting conductors, and applying a metal coating to narrow conductive conductors, I distinguish keep in mind that before applying a metal coating on narrow conductive conductors, at least the entire surface of the wide conductive conductors is protected from ingress of the metal coating material, using protective equipment, the coating of the metal coating is carried out at a distance not exceeding three millimeters from the edges of the wide conductive conductors, with a coating of 95-98% of the total surface area of narrow conductive conductors, while after applying a metal coating protective equipment You delete. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед нанесением металлического покрытия на узкие токопроводящие проводники осуществляют защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников.8. The method according to claim 7, characterized in that before applying a metal coating to the narrow conductive conductors, the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors are protected. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществляют облуживанием припоем с применением низкоактивных флюсов.9. The method according to claim 8, characterized in that the protection of the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors is carried out by tinning with solder using low-activity fluxes. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществляют маскирующим шаблоном.10. The method according to claim 8, characterized in that the protection of the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors is carried out with a masking pattern. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что защиту всей поверхности широких токопроводящих проводников и части поверхности узких токопроводящих проводников осуществляют пленочным покрытием, в том числе из лака, канифольного флюса, смолы.11. The method according to claim 8, characterized in that the entire surface of the wide conductive conductors and part of the surface of the narrow conductive conductors are protected by a film coating, including varnish, rosin flux, resin. 12. Способ по п.7, отличающийся тем, что металлическое покрытие выполнено из никеля.12. The method according to claim 7, characterized in that the metal coating is made of nickel. 13. Способ по п.7, отличающийся тем, что узкие токопроводящие проводники выполнены в форме токосборных полос.13. The method according to claim 7, characterized in that the narrow conductive conductors are made in the form of current collecting strips. 14. Способ по п.7, отличающийся тем, что узкие токопроводящие проводники выполнены в форме токосборных полос с уширительными площадками, расположенными в местах пересечения узких и широких токопроводящих проводников.14. The method according to claim 7, characterized in that the narrow conductive conductors are made in the form of current collecting strips with broadening pads located at the intersection of narrow and wide conductive conductors.
RU2005107863/28A 2005-03-21 2005-03-21 Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process RU2303830C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107863/28A RU2303830C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107863/28A RU2303830C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005107863A RU2005107863A (en) 2006-09-10
RU2303830C2 true RU2303830C2 (en) 2007-07-27

Family

ID=37112201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005107863/28A RU2303830C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2303830C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487438C1 (en) * 2011-11-10 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Photocell of space laser radiation detector-converter
MD4377C1 (en) * 2010-05-19 2016-05-31 Вильгельм КОСОВ Semiconductor photoelectric converter and method for manufacturing thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714047C1 (en) * 2018-12-10 2020-02-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Protective coating of photoelectric converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4377C1 (en) * 2010-05-19 2016-05-31 Вильгельм КОСОВ Semiconductor photoelectric converter and method for manufacturing thereof
RU2487438C1 (en) * 2011-11-10 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Photocell of space laser radiation detector-converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005107863A (en) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10593822B2 (en) Main-gate-free and high-efficiency back-contact solar cell module, main-gate-free and high-efficiency back-contact solar cell assembly, and preparation process thereof
EP3244454B1 (en) Main-gate-free high-efficiency back contact solar cell and assembly and preparation process thereof
CN106653912B (en) Grid-line-free full back contact solar cell module
US9691925B2 (en) Light receiving element module and manufacturing method therefor
CN104810423B (en) New no main grid high efficiency back contact solar cell and component and preparation technology
US20160284894A1 (en) Method for Producing a Solar Cell and the Solar Cell
US20160126375A1 (en) Solar cell, method for manufacturing the same, and solar cell module
US20040200522A1 (en) Solar cell element and solar cell module
JP5726303B2 (en) Solar cell and method for manufacturing the same
KR20120031302A (en) Solar battery cell with wiring sheet, solar battery module, and method for producing solar battery cell with wiring sheet
CN103824894B (en) Solar cell with reflector
EP2924740A1 (en) Photovoltaic apparatus
TW201332122A (en) Photovoltaic cell and method of forming the same
CN105074938A (en) Solar cell metallisation and interconnection method
WO2017177726A1 (en) Solar cell module and method for manufacturing same, assembly, and system
EP2738816B1 (en) Solar cell, solar cell module, and method for producing solar cell
WO2021013275A2 (en) Shingled assembly, solar cell pieces, and manufacturing method for shingled assembly
KR20110122176A (en) Solar battery module
JP2020510321A (en) Battery string for splicing N-type IBC solar cells and method of manufacturing the same, module and system
RU2303830C2 (en) Thick-film contact of silicon photoelectric converter and its manufacturing process
JP2000164901A (en) Solar battery
NL2015899B1 (en) Interconnection of back-contacted solar cell, a solar panel having such interconnection.
CN218632061U (en) Solar cell and photovoltaic module
CN102903418A (en) Conductive composition
RU57968U1 (en) THICK-FILM CONTACT SILICON PHOTOELECTRIC CONVERTER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070322